毕业论文--电动自行车驱动控制系统.docVIP

目 录 1、概 述 1 1.1 电动自行车驱动控制系统设计的意义 1 1.2 研究现状综述 1 1.3 研究方法 2 1.3.1直流电机调速原理 2 1.3.2直流调速系统实现方式 3 2、系统总体方案论证 4 2.1 系统方案比较与选择 4 2.2 系统方案描述 4 3、硬件电路的模块设计 5 3.1控制电路设计 5 3.2信号处理电路设计 6 3.3驱动电路方案及参数描述 7 3.3.1 IR2110驱动电路中IGBT抗干扰设计 8 3.3.2 IR2110功率驱动介绍 9 3.3.3 H桥驱动电路原理 10 3.4 稳压电源设计 10 3.5 光电测速电路 11 4、系统软件设计 12 4.1电动机驱动和速度控制程序设计 13 4.2 PWM调速与测速程序设计 15 4.2.1 PCA捕获模式 15 4.2.2 PCA脉宽调节模式??? 16 4.2.3 PWM调制信号接收模块? 17 5.系统调试 19 6、结束语 20 参考文献 21 致 谢 22 附录1 原理图 23 附录2 PCB图 24 附录3 程序清单 25 1、定时器程序 25 2、延时程序 26 3、LCD显示程序 26 4、PWM程序 30 5、电动机调速程序 32 6、主程序 35 电动自行车驱动控制系统设计 1、概 述 1.1 研究现状综述 20世纪70年代以来，直流电机传动经历了重大的技术、装备变革。整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进[1]。同时，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成为控制的电路的发展方向。使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代[1]。 早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低[2]。随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。由于微处理器以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。所以，全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。直流传动控制采用微处理器实现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的阶段。采用微处理器控制，使整个调速系统的数字化程度，智能化程度有很大改观；采用微处理器控制，使调速系统在结构上简单化，可靠性提高，操作维护变得简捷，电机稳态运行时转速精度等方面达到较高水平。 现阶段，我国还没有自主的全数字化直流调速控制装置生产商，而国外先进的控制器价格昂贵，且技术转让受限，为此研究及更好的使用国外先进的控制器，吸收国外先进的数字化直流电机调速装置的优点，具有重要的实际意义和重大的经济价值。 1.2 研究方法 1.2.1直流电机调速原理 直流电动机根据励磁方式不同，直流电动机分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的直流电动机机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速有以下公式： 其中：U—电压；R内—励磁绕组本身的电阻；f—每极磁通(Wb)；Cc—电势常数；Cr—转矩常量[3]。由上式可知，直流电机的速度控制既可采用电枢控制法，也可采用磁场控制法。磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但低速时受到磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制[4]，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差[5]。所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。 图1-1 直流电机的工作原理图 电枢控制是在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上，以控制电机的转速。传统的改变电压方法是在电枢回路中串联一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低、平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因而经济效益低，而且转速越慢，能耗越大[6]。随着电力电子的发展，出现了许多新的电枢电压控制方法。如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；脉宽调制(PWM)调压等等。调压调速法具有平滑度高，能耗少，精度高等优点。在工业生产中广泛使用其中脉宽调制(PWM)应用更为广泛。脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速，因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。 图1-2 电枢电压占空比和平均电压的关系图 根据图1-2，如果电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，占空比为D= t1/T，则电机的平均速度为：D*Vmax=V *D，可见只要改变占空比D，就可以得